基于嵌入式GPU全景环视拼接系统的研究

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1、：：分类号密级ＵＤＣ：编号：专业硕士学位论文（工程硕士）基于嵌入式ＧＰＵ全景环视拼接系统的研究硕士研究生：许毅立指导教师：孟浩教授企业导师：王鹏高级工程师科、专业：控制工程论文主审人：哈尔滨工程大学２０１８年６月分类号：密级：UDC：编号：专业硕士学位论文（工程硕士）基于嵌入式GPU全景环视拼接系统的研究硕士研究生：许毅立指导教师：孟浩教授学位级别：工程硕士工程领域：控制工程所在单位：自动化学院论文提交日期：2018年4月论文答辩日期：2018年6月学位授予单

2、位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheProfessionalDegreeofMaster(MasterofEngineering)SurroundViewCameraSystemBasedonEmbeddedGPUCandidate:XuyiliSupervisor:Prof.MengHaoAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringEngineeringField:ControlEngineeing

3、DateofSubmission:Jan.,2018DateofOralExamination:Apr.,2018University:HarbinEngineeringUniversity基于嵌入式GPU全景环视拼接系统的研究摘要全景环视是高级驾驶辅助系统中的一项重要技术，它的雏形为汽车倒车影像系统，该传统技术只能覆盖车尾有限区域，而车左右和车头的视野盲区增加了安全驾驶的隐患。环视系统主要由多路广角相机、图像采集模块和图像处理模块组成，它对同一时刻采集的多路图像进行实时处理，形成一副载体周围的360°视图

4、，消除了视野盲区，让操控者能够实时观察载体周围情况，显著地提高了安全性。本文首先研究全景环视系统的框架设计，围绕图像采集与图像处理两大主题设计硬件与软件平台，硬件主要包括鱼眼相机、图像采集模块和核心处理模块，软件细分为参数标定和实时显示两部分进行设计。然后研究鱼眼相机的成像原理，着重分析世界坐标中的点到相机坐标，再到像平面坐标的变换流程，引入线性误差内参进行建模，并介绍了四种常用的鱼眼镜头投影模型，给出了一般的畸变参数进行建模，其次利用OpenCV实现张正友标定算法得到两种内参。然后研究2D全景环视，先介绍

5、图像变换中常用的插值和映射技术，为了实现全景环视的实时显示，本文中图像拼接部分采用静态参数提取，得到单应矩阵，利用V4L2采集图像，并将参数和图像导入到OpenGL中实时变换，利用OpenGL中混合通道消除图像拼接缝隙，最终实现2D全景环视。最后分析2D环视中视场较小、边缘图像拉伸等缺陷，提出3D全景环视解决方案，利用3dsMax建立三维碗状网格模型，并导入到OpenGL中，用于伪3D重建，利用虚拟相机漫游3D环境，遍历网格中的每个场景，消除视场死角，最终实现3D全景环视。本文从2D全景环视出发，过渡到3D

6、全景环视，研究其中关键算法，并在硬件平台上验证。实验表明，本文提出的基于嵌入式GPU全景环视拼接系统有优异的表现，效果良好，主要运算由GPU承担，只占用少量CPU资源。并且利用虚拟摄像机实现在3D环视中视角漫游，观测载体周围每个角落，克服了2D环视的缺陷。关键词：嵌入式GPU；Opengles；鱼眼相机校正；图像拼接；3D全景基于嵌入式GPU全景环视拼接系统的研究AbstractThesurroundviewcamerasystemisanemergingautomotiveADAS(AdvancedDri

7、verAssistanceSystem)technology,itisdevelopedfromthevehiclebackupcamerasystem,thistraditionaltechnologycanonlycoveralimitedareaintherearofthevehicle,andthevisually-impairedareasaroundthevehicleandthefrontofthevehicleincreasethedangersofsafedriving.Thesurrou

8、ndviewsystemismainlycomposedofwide-anglecameras,imagecapturecomponentsandimageprocessingcomponents.Itprocessesmulti-channelimagescollectedatthesametimeinrealtimetoforma360°viewaroundthecarrier,eliminatingblin